近年來，隨著礦山開采不斷向縱深發(fā)展，安全供應(yīng)事故發(fā)生的趨勢盡管有所減弱，但重大事故時有發(fā)生。瓦斯爆炸、老窯透水、底板突水、頂板冒落等仍然是煤礦供應(yīng)的主要災(zāi)害。當(dāng)事故災(zāi)害發(fā)生后，救援人員無法靠近實施救援時，鉆孔救援成為救援工作的首要選擇，通過地面鉆孔與井下被困人員取得通信聯(lián)系；為井下輸送氧氣、食物、藥品等救援物資；通過大孔徑提升救生以及通過地面鉆孔給災(zāi)區(qū)灌注水和黃土泥漿進(jìn)行滅火等?；谝陨蟽?yōu)勢，鉆孔救援在礦山應(yīng)急救援中占有舉足輕重的位置。

鉆孔救援國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1）國外鉆孔救援發(fā)展現(xiàn)狀

2002年7月24日，美國賓夕法尼亞州QUECREEK煤礦發(fā)生透水事故，井下9人被堵在采掘工作面，距離地面300米，當(dāng)局應(yīng)用快速鉆機從地面進(jìn)行救援，首先采用外徑152mm的鉆頭48小時完成一口探孔施工，用小鉆孔給被困人員供養(yǎng)，實現(xiàn)與被困人員通訊聯(lián)系，之后采用外徑660mm的鉆頭施工救生孔，采用下放提升艙的方式經(jīng)過9晝夜的奮斗成功將9人全部救出地面。

2003年1月16日澳大利亞西部霍爾斯克里克一煤礦發(fā)生冒頂事故，并伴有含水地層涌水事故，有兩名礦工被困井下，當(dāng)局使用快速鉆具在26小時內(nèi)鉆進(jìn)287m，準(zhǔn)確透巷并與2名被困人員取得聯(lián)系，最后實施擴孔，下放救生艙將2名人員成功解救。

2010年8月5日，智利北部阿塔卡馬沙漠中一處名為圣何塞的銅礦發(fā)生塌方事故，導(dǎo)致在井下作業(yè)的32名智利籍礦工和一名玻利維亞籍礦工被困與700深的井下。第一階段直徑108mm 的鉆孔打通被困礦工所在的巷道，利用石油勘探鉆孔測孔窺視儀等物探設(shè)備與井下建立了視頻通訊聯(lián)系, 投送食物、藥品和生活物資，二階段采用大直徑鉆孔實施營救措施，利用第一階段已形成的108mm 鉆孔擴大孔徑至308mm, 再次擴至660mm，10月9日, 鉆孔打通后為處理地質(zhì)破碎帶采用了套管護(hù)壁措施,下放救生艙最終的通過救援鉆孔將被困人員就出。

智利圣何塞銅礦鉆孔成功救援案例是礦山應(yīng)急救援史上被困人員生存獲救的新紀(jì)錄，標(biāo)志著國際礦山救援能力的新水平，也可以說鉆孔救援將成為礦山事故應(yīng)急救援技術(shù)發(fā)展的新途徑。也使鉆孔救援技術(shù)引起了社會的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)今應(yīng)急救援發(fā)展的一個熱點。但其作為一項救援的技術(shù)措施尚處于探索起步階段。

2）國內(nèi)鉆孔救援發(fā)展現(xiàn)狀

我國在2010年神華駱駝山煤礦“3?1”透水事故、華晉焦煤公司王家?guī)X煤礦“3?28”透水事故中，分別采用了地面鉆孔探測和井下鉆孔排水措施，取得了一定效果。但在目前，我國的礦山災(zāi)害鉆孔救援還僅處在小孔徑救援方面，能夠滿足救援時的輸送營養(yǎng)液、通風(fēng)、排水、輸送通訊工具方面，滿足大孔徑人員救援的前提條件，但作為大孔徑提升艙救援，國內(nèi)還沒有成功案例，僅在個別煤礦做過避難硐室大孔徑人員提升演練。但是大孔徑要成為礦山應(yīng)經(jīng)救援技術(shù)還未成熟，還有很長的路要走。

國內(nèi)鉆孔救援技術(shù)發(fā)展

國內(nèi)救援單位通過引進(jìn)先進(jìn)救援裝備和探索救援鉆進(jìn)技術(shù)，通過近十幾年的發(fā)展，在小孔經(jīng)鉆孔救援技術(shù)方面有一定的進(jìn)展，在關(guān)鍵技術(shù)方面有一定的突破。

1）  空氣潛孔垂/泡沫快速鉆進(jìn)技術(shù)

    在地質(zhì)條件穩(wěn)定、出水較少的地方開展救援鉆孔施工時，可以用潛孔錘進(jìn)行救援施工，但是在穩(wěn)定性差的復(fù)雜地層及水位較高地層實施鉆孔救援時，就需要采用潛孔錘與泡沫相結(jié)合的方式進(jìn)行救援施工。

在鉆進(jìn)過程中把泡沫劑注入到壓縮空氣中，混合形成大量穩(wěn)定空氣泡沫，作為循環(huán)介質(zhì)。由于空氣泡沫上升能力強，因而改善了懸浮、攜帶巖屑的效果。由于空氣泡沫介質(zhì)的密度低，在鉆探供應(yīng)實踐中效率大幅提高。它不僅可支撐孔壁松散巖層，使之相對穩(wěn)定，而且在遇到地下水時，可成功進(jìn)行潛孔錘鉆進(jìn)。因此，可用于復(fù)雜地層條件下的救援鉆孔鉆進(jìn)。該項技術(shù)在2010年內(nèi)蒙駱駝山3·1煤礦搶險和2010年3·14王家?guī)X礦難中都得到實際應(yīng)用，并取得良好效果。

2）  PDC鉆頭與螺桿組合鉆進(jìn)技術(shù)

PDC鉆頭與螺桿配合使用是鉆井中鉆進(jìn)速度最快的方法之一，近年來螺桿鉆具的質(zhì)量不斷提高，壽命大大加長，所以和PDC鉆頭配合使用，可以充分發(fā)揮PDC鉆頭的效能。另外螺桿鉆具與PDC鉆頭配合使用進(jìn)一步提高了PDC鉆頭在井底的轉(zhuǎn)速，達(dá)到快速切削巖石的目的，提高了鉆速，而且在采用該項技術(shù)鉆進(jìn)的同時可以做到及時糾正井身軌跡。

3）救援鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)

救援鉆孔地面井口位置確定后，即可實施鉆孔救援施工，但在鉆進(jìn)過程中，受地層等各種因素的影響，鉆孔軌跡會發(fā)生偏斜，導(dǎo)致鉆孔最終鉆不到目標(biāo)救援位置，達(dá)不到救援目的。運用定向技術(shù)能夠有效的解決這一問題，鉆進(jìn)中及時發(fā)現(xiàn)偏斜及時糾斜，使鉆孔始終在豎直位置上，并最終鉆達(dá)目標(biāo)救援位置。此外還有一種情況，當(dāng)?shù)孛驺@孔定位后，鉆孔點正好處在障礙物、建筑物等位置，此類障礙物無法移除，為避開障礙物，只能另擇鉆孔位置，并采用定向鉆進(jìn)技術(shù)造斜鉆進(jìn)至救援目標(biāo)位置。

鉆孔救援技術(shù)展望

雖然我國在鉆孔救援方面取得了一定的進(jìn)展，近年來引進(jìn)和研發(fā)了一些的高效車載式鉆機，目前正在為七支建設(shè)中的國家礦山應(yīng)急救援隊配備最先進(jìn)的大型鉆機等救援裝備，但把鉆孔技術(shù)發(fā)展成為礦山救援搶險的一)有效的救援手段，還應(yīng)加強一下方面的發(fā)展。

1）  完善礦山災(zāi)害救援預(yù)案

完善的礦山災(zāi)害救援預(yù)案可以有效的維護(hù)社會的穩(wěn)定與和諧，規(guī)范應(yīng)急救援管理，及時有效地組織實施應(yīng)急救援工作，最大程度地減少人員傷亡、財產(chǎn)損失，維護(hù)人民群眾的生命安全和社會穩(wěn)定。

2）不斷探索鉆井新技術(shù)、提高鉆井速度

目前的鉆井技術(shù)已經(jīng)有一定的發(fā)展，但還應(yīng)該不斷探索鉆井新技術(shù)，以應(yīng)對復(fù)雜的鉆井情況和地質(zhì)情況，提高救援效率，如氣舉反循環(huán)技術(shù)、潛孔垂反循環(huán)技術(shù)、復(fù)雜底層條件的快速鉆進(jìn)技術(shù)等。

3）加強礦山災(zāi)害救援理論知識培訓(xùn)

礦山搶險救援隊伍除了具備必要的救援鉆探技術(shù)，還應(yīng)該掌握煤礦災(zāi)害理論知識，如災(zāi)害類型、災(zāi)害發(fā)生原理等。因為如果在救援過程中根據(jù)不同災(zāi)害類型，救援措施采取不當(dāng)不僅達(dá)不到目的，還會危及被困人員生命，甚至引發(fā)次生事故。

另外除了礦山災(zāi)害類型培訓(xùn)之外，還要定期對鉆孔救援技術(shù)、鉆孔救援裝備進(jìn)行培訓(xùn)，并做定期演練。

4）大孔徑救援技術(shù)

當(dāng)事故災(zāi)害發(fā)生后，救援人員無法靠近實施救援時，鉆孔救援成為救援工作的首要選擇，特別是在井下無法實施救援時，通過地面大孔徑鉆探實施救援就成為救助井下被困人員最有效的手段，因此大孔徑鉆孔救援在礦山應(yīng)急救援中占有舉足輕重的位置。

本文作者：

王越   孫紅波

北京大地高科煤層氣科學(xué)技術(shù)研究院  北京100161

潛孔鉆頭米數(shù)多 電話0731-22318133